船用玻璃钢/复合材料夹层结构中的泡沫芯材2
表 1 中的结构构造是常见的 FRP 船舶中的铺层设计。可以看出 ,在弯曲刚度相近的情况下 ,夹层结构的重量比非夹层结构减轻很多。


泡沫夹层结构的优点还有:良好的隔热和隔音性能、抗冲击损伤性能及施工简便性等。在夹层结构中 ,由于芯材是孔隙材料 ,整个夹层结构的导热系数和 R值均比非夹层结构低。由于层合板的层数减少 ,降低了铺层制作成型的工作量 ,同时因为夹层结构的刚度较高 ,减少了加筋的数量 ,这有利于冲击荷载的扩散。此外 ,孔隙芯材还能降低船舶航行中的噪声。
3 泡沫芯材的性能和应用
对于芯材 ,除了剪切模量和强度以外 ,还需考虑材料的其他性能特点。压缩强度与承受局部荷载的性能相关 ,这种局部荷载包括工具的坠落、拖船和吊船时由拖柱、带缆桩和吊环等产生的局部荷载。图3 和图 4 表示了不同泡沫芯材的剪切模量和剪切强度 ,图 5 为几种常见泡沫芯材的压缩强度。由于泡沫材料是孔隙塑料 ,还需要根据设计夹层构件的温度要求 ,参考泡沫的热变形温度来选择适当的泡沫芯材。常见泡沫的热变形温度参见图 6。


交联 PVC泡沫。这种泡沫是由热塑性的 PVC和交联热固性聚氨酯组成 ,通常简称交联 PVC 泡沫 ,其主要产品型号为 Divinycell、Klegecell 以及HerexC。交联 PVC 的强度和刚度比线性 PVC 的高 ,但是韧性要差。交联 PVC泡沫的热稳定温度为120 ℃。所以在和环氧预浸料共同使用时 ,需要注意PVC的热蠕变性能。使用温度范围为 -240 ℃~ +80 ℃,并且能够耐多种化学物质腐蚀。尽管 PVC泡沫是可燃材料 ,但阻燃型的 PVC泡沫可用于有严格防火要求的结构中 ,例如列车车厢等。但是需要注意的是 PVC在燃烧以后 ,会产生 HCl。PVC泡沫耐苯 ,所以能够和聚酯树脂共同使用。PVC 泡沫主要用在一些不需要压力罐的工艺中。选择固化工艺方法时 ,应虑及 PVC 泡沫在温度升高时会释放气体 ,在采用 RTM 工艺时需要注意。交联 PVC 泡沫通常用于船底、舷部、甲板、舱壁及上层建筑中。主要厂商有 Airex 和Diab 公司 ,有多种不同的型号和密度可供选择。

线性 PVC泡沫。这类泡沫具有高的韧性、良好的抗冲击性能、能量吸收性能和耐疲劳性能。线性PVC泡沫的强度和刚度相对交联 PVC 来讲要低在施工过程中需要注意的是 ,树脂中的苯会渗透到泡沫里面 ,使树脂固化不完全 ,同时引起泡沫降解这种泡沫通常用于船体受冲击荷载比较大的部位例如船底和舭舷部。目前主要产品是 Airex 公司的AirexR63 系列。








































